چگونه جزیره‌سازی را در سیستم‌های شبکه خورشیدی شناسایی و پیشگیری کنیم
تعریف اثر جزیره‌ای
وقتی تأمین برق شبکه عمومی به دلیل خرابی‌ها، خطاهای عملیاتی یا قطع برق‌های برنامه‌ریزی شده متوقف می‌شود، سیستم‌های تولید انرژی تجدیدپذیر پخش‌شده ممکن است به کار خود ادامه دهند و برق را به بارهای محلی تأمین کنند، بدین ترتیب یک "جزیره" خودکفا تشکیل می‌دهند که خارج از کنترل شرکت برق است.
خطرات ناشی از اثر جزیره‌ای
از دست دادن کنترل ولتاژ و فرکانس: شرکت برق نمی‌تواند ولتاژ و فرکانس در بخش جزیره‌ای را تنظیم کند. اگر این پارامترها از حد مجاز خارج شوند، تجهیزات متصل ممکن است آسیب ببینند.
ریسک بار زیاد: اگر تقاضای بار از ظرفیت اسمی مبدل بیشتر باشد، منبع برق ممکن است بار زیاد شود و آسیب حرارتی یا خرابی را تجربه کند.
آسیب بازبستن خودکار: بازبستن خودکار دیودها روی بخش جزیره‌ای می‌تواند بازبستن فوری و ممکن است آسیب به مبدل‌ها یا تجهیزات دیگر را در پی داشته باشد.
خطر ایمنی برای کارکنان: خطوط متصل به مبدل در حین قطع برق برق‌دار می‌مانند و خطر جدی الکتریسیته برای تیم‌های نگهداری و تعمیرات و همچنین ایمنی کل شبکه را به خطر می‌اندازند.
روش‌های تشخیص اثر جزیره‌ای
چند روش اصلی برای تشخیص اثر جزیره‌ای استفاده می‌شود:
تشخیص لغزش فرکانس: در یک شبکه میکروی جزیره‌ای، فرکانس سیستم معمولاً از مقدار اسمی شبکه اصلی منحرف می‌شود. نظارت بر تغییرات فرکانس کمک می‌کند شرایط جزیره‌ای را شناسایی کند. این می‌تواند با استفاده از دستگاه‌های نظارتی اختصاصی فرکانس یا سیستم‌های SCADA انجام شود.
تشخیص تغییرات توان واکنشی: بدون دسترسی به پشتیبانی توان واکنشی شبکه اصلی، رابطه بین توان واکنشی خروجی ژنراتور و تغییرات بار در حالت جزیره‌ای متمایز می‌شود. نظارت بر توان واکنشی یا عامل توان کمک می‌کند جزیره‌ای شدن را شناسایی کند.
تشخیص ناهماهنگی ولتاژ: نوسانات ولتاژ در یک شبکه میکروی جزیره‌ای معمولاً با شبکه اصلی متفاوت است. تشخیص چنین ناهماهنگی‌هایی از طریق تجهیزات نظارتی ولتاژ می‌تواند جزیره‌ای شدن را نشان دهد.
تحلیل همبستگی فرکانس-ولتاژ: رابطه پویا بین فرکانس و ولتاژ در یک سیستم جزیره‌ای ممکن است با حالت متصل به شبکه متفاوت باشد. تحلیل این همبستگی کمک می‌کند رویدادهای جزیره‌ای را تشخیص دهد.
تشخیص جریان توان معکوس: در حالت جزیره‌ای، ژنراتورهای پخش‌شده ممکن است توان را به سمت خطی که باید بی‌برق باشد برگردانند. نظارت بر جهت جریان توان با استفاده از تحلیل‌گرهای توان یا رله‌های محافظ می‌تواند جزیره‌ای شدن را نشان دهد.
توجه: به توجه به تکنیک‌های خاص میکروگرید و زمینه عملیاتی، یک روش واحد ممکن است کافی نباشد. اغلب، ترکیبی از تکنیک‌های تشخیص غیرفعال و فعال استفاده می‌شود. علاوه بر این، انتخاب، کالیبراسیون و نگهداری صحیح تجهیزات نظارتی برای اطمینان از تشخیص قابل اعتماد و دقیق ضروری است.
استراتژی‌های پیشگیری و کاهش اثر جزیره‌ای
برای جلوگیری یا کاهش مؤثر اثر جزیره‌ای، معمولاً از اقدامات زیر استفاده می‌شود:
نظارت و کنترل مرکزی: پیاده‌سازی یک سیستم مرکزی برای نظارت مداوم بر وضعیت اتصال و پارامترهای عملیاتی هر دو شبکه میکرو و شبکه اصلی. پس از تشخیص جزیره‌ای شدن، سیستم باید بخش جزیره‌ای را به صورت خودکار جدا کند.
منطق هماهنگی ضد جزیره‌ای قابل اعتماد: استفاده از منطق سوئیچینگ محکم که اتصال مجدد به شبکه اصلی فقط در صورت تأیید شرایط پایدار شبکه انجام شود و از بازبستن ناامن جلوگیری کند.
دستگاه‌های محافظ هوشمند: نصب رله‌های محافظ هوشمند که قادر به نظارت زنده بر ولتاژ، فرکانس و دیگر پارامترهای حیاتی هستند. این دستگاه‌ها می‌توانند به صورت خودکار مبدل‌ها را قطع کنند یا مدارها را در صورت تشخیص جزیره‌ای شدن جدا کنند.
کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر (PLC): استفاده از PLC یا کنترلرهای پیشرفته برای اتوماتیک کردن روال‌های قطع و اتصال مجدد بر اساس قوانین ایمنی پیش‌تعریف شده و شرایط شبکه.
مدیریت هوشمند بار: یکپارچه‌سازی سیستم‌های کنترل بار هوشمند برای تعادل یا کاهش بار به صورت پویا در حالت جزیره‌ای، جلوگیری از بار زیاد و افزایش پایداری سیستم.
آزمون‌های مطابقت و نظارت قانونی: رعایت استانداردهای مرتبط (مانند IEEE 1547، IEC 62109) و انجام آزمون‌های مطابقت منظم برای اطمینان از اینکه عملکرد ضد جزیره‌ای استانداردهای ایمنی و عملکردی را رعایت می‌کند و بنابراین خطرات را برای هر دو شبکه و کاربران نهایی کاهش می‌دهد.
استانداردهای مرجع
IEEE 1547-2018
IEEE 1547.1-2020
IEEE 929-2000
IEEE 1662-2019
